水電工程環境邊坡危險源危險性評價體系初步研究

吉 鋒，鄧忠文

（1.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，成都 610059；2.國家電力公司成都勘測設計研究院，成都 610072）

水電工程環境邊坡危險源危險性評價體系初步研究

吉 鋒1，鄧忠文2

（1.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，成都 610059；2.國家電力公司成都勘測設計研究院，成都 610072）

隨著西部水電建設事業的深入開展，環境邊坡危險源問題也日益突出，這是由于人類工程活動對壩區開口線內的開挖邊坡穩定性給予了足夠重視和治理，而對于開口線以外保持其自然穩定的環境邊坡，不可能也沒必要對其自然狀態開展整體性分析與大規模治理，也不可能強求達到與工程開挖邊坡一樣的安全控制標準，加之目前尚無規范明確指導，亦無研究資料公開出版以供參考，導致其評價標準和防護體系不系統、不統一，成為了水電站施工和運行期的安全隱患。通過對環境邊坡危險源的定義、類型、邊坡安全等級、防治標準等一系列問題進行闡述和討論，建立了系統的邊坡危險性評價體系，為進一步研究提供基礎。

水電站；環境邊坡；危險源；危險性評價體系

目前，我國西部水電建設工程正如火如荼地進行著，水電工程經過前期預可行性研究、可行性研究、施工圖設計等階段，工程區的地質認識較為深入［1，2］，對樞紐區可能威脅構筑物的工程邊坡治理措施也較為充分，尤其壩肩工程邊坡、進水口邊坡等安全級別較高的邊坡設計和施工均更加嚴謹［3］，安全裕度充分。然而隨著水電建設的大規模進行，開挖線以外的環境邊坡上潛在危險源對水電站施工期和運行期的安全隱患逐漸日益凸顯。因為，人類工程活動對開口線內的開挖邊坡穩定性給予了足夠重視和治理，而對于開口線以外維持其自然穩定條件的那部分自然斜坡，不可能也沒必要對其自然狀態開展整體性分析與大規模治理，也不可能強求達到與工程開挖邊坡一樣的安全控制標準。這一部分自然斜坡上隱伏著潛在安全隱患，但目前尚無相關規范明確指導環境邊坡危險性評價、亦無相關文獻和研究資料公開出版，為保證水電建設工程的順利進行，建立環境邊坡危險源危險性評價體系在水電站大規模施工的當今顯得尤為緊迫。

1 環境邊坡危險源概念及類型

對于水電站樞紐區邊坡而言，危險源特指在邊坡開挖開口線以外存在并對工程區構成威脅，在不利工況下（尤其在降雨、風荷載及振動等作用下）可能發生崩塌、滑坡、泥石流等地質災害，進而造成人員傷亡和財產損失的風化卸荷巖體、危石、松散堆積體及滑坡堆積物等。其存在直接威脅其下部施工作業與運行工作期間的人員、設備及建筑物、構筑物安全，有必要針對其可能的災害程度采取有效防治措施，減免或解除對工程建設的威脅，提高抵御自然災害的能力。

水電工程環境邊坡危險源類型一般主要包括滑坡、泥石流、危巖體、風化卸荷帶、高位松散堆積體等類型。另外，水電工程建設比較特殊和突出的危險源是由于高邊坡開挖造成的松散棄渣（圖1），棄渣一般松散停積于坡面上或堆積在坡腳，易于再次失穩。

圖1 施工邊坡產生大量棄渣Fig.1 Large amount of wastematerials produced by the slope construction

2 環境邊坡安全等級劃分及防治標準

樞紐區開挖線內工程邊坡和開挖線外環境邊坡安全級別有所不同。眾所周知，樞紐區開挖線以內的工程邊坡對水工建筑物的影響較大，是地質、設計和施工各階段的工作重點［4］，水電水利規范對相應邊坡級別有明確規定。而開挖線以外的環境邊坡受工程擾動相對較小，經歷史上長期固結作用自身有一定安全儲備，另外坡面上喬木、灌木等植被對危險源啟動和運動有一定保護作用。與開挖線內邊坡相比，由于環境邊坡危險源賦存環境的不同致使對水工建筑物的威脅也有所差異，因此根據水工建筑物與環境邊坡的關系，建立環境邊坡的級別和防治標準意義重大。

邊坡級別依據工程等級及水工建筑物在工程中的作用和重要性確定，根據《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》可知永久性水工建筑物和臨時性建筑物級別。然后，根據《水電水利工程邊坡設計規范》（DL／T 5353－2006），邊坡級別按照所屬樞紐工程等級、建筑物級別、邊坡所處位置、邊坡重要性和失事后的危害程度綜合確定（見表1）。

表1 水電水利工程邊坡類別和級別劃分Table 1 Classification of type and level of slopes at hydropower projects

根據《水電水利工程邊坡設計規范》，邊坡級別與其失事后的危害程度有關。環境邊坡與開挖線內邊坡對建筑物的影響程度顯然并不完全一樣。開挖線內的邊坡直接臨近構筑物或構筑物直接依存于地質體，一旦失穩，對構筑物影響較大；而環境邊坡相對于開挖線內邊坡而言，多位于上坡面，距離工程構筑物較遠，且開挖線附近已經得到一定程度加固，開挖線以外受到工程擾動較小，環境邊坡坡面上灌木、喬木等植被茂盛，不利于危險源啟動和運動，所以其對構筑物影響相對較小。另外，根據《水利水電工程邊坡設計規范》（SL386－2007），邊坡級別的確定尚需考慮以下因素：①對建筑物安全和正常運用的影響程度；②對人身和財產安全的影響程度；③邊坡失事后的損失大小；④邊坡規模大小；⑤邊坡所處位置；⑥臨時邊坡還是永久邊坡；⑦社會和環境因素。

綜上所述，邊坡級別的劃分是根據相關水工建筑物的級別及邊坡與水工建筑物的相互關系，并對邊坡破壞造成的影響進行論證后而確定，《水利水電工程邊坡設計規范》（SL386－2007）中建議：①邊坡一旦失穩，相關水工建筑物完全破壞或功能完全喪失，則邊坡級別與建筑物級別相同；②邊坡一旦失穩，相關水工建筑物遭到較大的破壞或功能受到比較大的影響，需進行專門的除險加固后才能投入正常運用，則邊坡級別可降低一級；③邊坡一旦失穩，相關水工建筑物遭到一些破壞或功能受到一些影響，及時修復后仍能使用，則邊坡級別可降低二級；④邊坡一旦失穩，相關水工建筑物僅受到很小的影響或間接地受到影響，則邊坡級別可選擇最低級別。

根據以上規范釋文可初步確定環境邊坡級別，如大渡河中游某擬建的大型水電站，其環境邊坡級別如表2所示，從而也科學合理地確定了邊坡的防治標準（表3），不會出現因防治標準過高而造成的經濟浪費。

表2 某水電站環境邊坡級別匯總表Table 2 Level of different environmental slopes at a hydropower station

3 危險源的穩定性及危險性等級劃分

環境邊坡危險源主要有土質和巖質兩大類，關于其穩定性評價方法和穩定程度劃分在現有規范中均有明確規定（表4、表5），本次沿用規范。在危險源穩定性評判的基礎上，由于其規模、破壞方式、失穩后的危害程度不同，危險源的等級和危險性程度也均不同，但目前水電水利規范中對危險源危險性等級無明確規定，因此，有必要綜合相關行業關于危險源危險性的規定綜合研究確定水電站環境邊坡的危險性。

表4 巖土質斜坡穩定狀態劃分Table 4 Classification of slope stability for rock-soilmass

表5 危巖體穩定程度等級劃分表Table 5 Classification of stability for unstable rock mass

根據表4、表5可對危巖體和巖土質斜坡穩定性進行評價。另外，在環境邊坡危險源中，部分危險源雖然安全儲備較低，但由于規模小、影響的構筑物級別相對較低，其危害性并不十分嚴重，因此對于危險源的等級劃分而言，不僅與其穩定性有關，還與其危害程度有關。綜上所述，危險源危險性是指明顯可能發生地質災害且將可能造成人員傷亡和經濟損失的程度。目前我國危險源的危險性分級尚未制定統一的分級標準，參考地質災害危險性評估相關規程規范［5－7］，根據工程區地質災害發生的可能性和可能造成損失大小綜合判別。

環境邊坡危險源失穩的可能性可根據前述穩定性評判標準定量計算，亦可根據影響因素進行綜合判定，當能判斷危險源的穩定性時，地質災害發生的可能性應根據危險源在不利工況下的穩定性來判斷，見表6。地質災害可能造成的損失分級見表7。根據以上危險源失穩可能性和損失大小可確定危險源危險大小見表8。

表6 危險源失穩可能性的判定Table 6 Possibility of hazard instability

表7 危險源可能造成的損失大小分級Table 7 Classification of possible loss caused by the hazard

表8 環境邊坡危險源危險性大小劃分Table 8 Classification according to risk levels

根據以上危險源的危險性大小，確定危險源等級，見表9。

表9 危險源等級劃分Table 9 Grading of hazard sources

綜上所述，目前水電邊坡危險源的危險性分級尚未制定統一的分級標準，根據上述環境邊坡中危險源的穩定程度和危害程度對危險源的危險性等級劃分，能夠較好地解決評判中的一些問題。表10為某擬建水電站危險源等級表。

表10 某擬建水電站樞紐區環境邊坡危險源統計Table 10 Types of hazard of environmental slopes at a hydropower station to be built

4 危險源防治原則

由于危險源的類型和破壞方式不同，所影響的水工建筑物級別也有所差異，如壩肩邊坡、泄洪洞邊坡等為永久性建筑，料場邊坡及臨時公路邊坡等為臨時建筑物，因此對環境邊坡危險源的防治措施和防治強度應有所區分。

對于永久邊坡，防治措施要保證在整個水電站正常運營期間危險源均不會對其相應的水工建筑產生重大危害，不能影響水電站正常運營，所以對于存在安全隱患的工點除一般的巡檢、指示牌預警外，尚需要采用一定的工程措施防護，其防治強度相對臨時邊坡而言較高；對于臨時邊坡，防治措施要保證在水電站建設期間，不會由于危險源的失穩破壞影響工程的進展、人員和設備的安全，但對于治理難度較大，研究深度尚不深入的臨時邊坡而言，要進行大強度的工程防護無論是從經費上還是集中力量建設大壩這一戰略上均不現實。因此，在保證建設期間人員、設備安全的前提下，可適當降低治理強度，但要加強巡檢、預警、調度控制方面的投入。另外，建議在對危險源的治理過程中，先就劃分等級高的危險源進行治理，此類危險源危險程度相對較高，治理需求也相對較迫切，無論是臨時邊坡還是永久邊坡，因此，要做到危險源在施工期間和運營期間的安全，必須要做到“分區對待、分級治理”的原則。

5 結 論

通過以上分析，可得出以下初步結論：

（1）隨著水電建設事業的深入開展，環境邊坡危險源問題日益突出，其主要是指工程邊坡開挖線以外的那部分有可能在施工或運行期失穩的邊坡，其危險源類型包括滑坡、泥石流、危巖體、棄渣等。

（2）環境邊坡級別與開挖線內的工程邊坡有所不同，其與失事后產生的危害程度有關，根據危害程度其級別可比相應構筑物級別降低一級、兩級或三級。

（3）危險源的等級根據失穩的可能性和損失大小綜合確定，可將危險性程度分為大、中等、小，分別對應Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級危險源。

（4）危險源的防治要遵循“分區治理、分級對待”的原則。

［1］ DL／T 5353—2006，水電水利工程邊坡設計規范［S］.北京：中國電力出版社.（DL 5353—2006，Specification for Slope Design ofWater Resources and Hydropower Engineering［S］.Beijing：China Electric Power Press.（in Chinese））

［2］ DL 5180—2003，水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準［S］.北京：中國電力出版社.（DL 5180－2003，Classification＆Design Safety Standard of Hydropower Projects［S］.Beijing：China Electric Power Press.（in Chinese））

［3］ SL 386—2007，水利水電工程邊坡設計規范［S］.北京：中國水利水電出版社.（SL 386—2007，Code for Slope Design of Water Resources and Hydropower Engineering Design［S］.Beijing：China Water Power Press.（in Chinese））

［4］ 張倬元，王士天，王蘭生.工程地質分析原理（第二版）［M］.北京：地質出版社，1994.（ZHANG Zhuo-yuan，WANG Shi-tian，WANG Lan-sheng.Geological Analysis Theory（Second Edition）［M］.Beijing：Geological Publishing House，1994.（in Chinese））

［5］ 胡卸文.水利水電工程建設用地地質災害危險性評估中的若干技術問題探討［J］.水文地質工程地質，2007，34（1）：126－128.（HU Xie-wen.Technical Issues on Geological Hazard Assessment ofWater Resources and Hydropower Engineering［J］.Hydrogeology and Engineering Geology，2007，34（1）：126－128.（in Chinese））

［6］ 國土資源部.關于加強地質災害危險性評估工作的通知及其附件1—地質災害危險性評估技術要求（試行）［Z］.北京：國土資源部，2004.（Ministry of Land and Resources.Notice on Strengthening the Assessment of Geological Hazard，Annex 1—Technical Requirements for Geological Hazard Assessment（Trial）［Z］.Beijing：Ministry of Land and Resources，2004.（in Chinese））

［7］ 國土資源部.地質災害防治條例［M］.北京：中國大地出版社，2003.（Ministry of Land and Resources.Regulations of Geological Hazard Prevention and Control［M］.Beijing：China Land Press，2003.（in Chinese） ）

（編輯：曾小漢）

Risk Assessment System for Environmental Slope Hazard at Hydropower Project

JIFeng1，DENG Zhong-wen2
（1.State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.Chengdu Hydroelectric Investigation＆Design Institute of State Power Corporation，Chengdu 610072，China）

The construction of hydropower station in west China gave rise to an increasingly obvious problem of environmental slope hazard.The stability of slope within the opening line

sufficient attention and regulation by human engineering activities；whereas the environmental slope outside the opening line still keeps its natural stability.It is neither necessary nor possible tomake comprehensive analysis or extensive regulation on its natural state and to impose the same safety control standard aswith excavated slopes.In addition，the lack of standard guidance or research documents published for reference brings about neither systematic nor unified evaluation criteria and protectivemeasures，which has become a potential safety hazard for the construction and operation of hydropower stations.In this paper，issues regarding the defining，classification，slope safety level，prevention and control criterion of environmental slope hazard are expounded，and a risk assessment system is proposed to provide basis for further research.

hydropower station；environmental slope；hazard；risk assessment system

TU457

A

1001－5485（2011）07－0024－04

2010-10-11

吉 鋒（1980-），男，山西翼城人，博士，主要從事巖土及工程地質教學及科研工作，（電話）028-65023912（電子信箱）jeifens＠163.com。